本文關(guān)鍵詞：龍門式真空吸附機械手的設(shè)計與主梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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【摘要】：龍門式真空吸附機械手的設(shè)計大多采用經(jīng)驗法設(shè)計,這將導(dǎo)致生產(chǎn)出來的整機安全系數(shù)太大,最終浪費了大量材料,以及提高了制造成本。因此,如何在確保安全性能的前提下,設(shè)計出綜合性能較高的機械手,是一個值得深入研究的重要課題。本文研究的重點內(nèi)容如下:(1)從成本,工作速度,精度,穩(wěn)定性,安裝及維護(hù),設(shè)計靈活性比較直線單元方案,最后選出了較合適的設(shè)計方案;對真空吸盤直徑、真空發(fā)生器最大吸入量和直線導(dǎo)軌基本額定動載荷都進(jìn)行計算,并運用材料力學(xué)對真空吸盤進(jìn)行布局計算,最后對各模塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。(2)一、根據(jù)龍門式真空吸附機械手的運動過程,找出主梁的6種典型工況,對這6種典型的工況進(jìn)行靜態(tài)分析,通過對比得到的靜態(tài)參數(shù),發(fā)現(xiàn)主梁材料性能余量較多,可進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,并找出了理論上最不穩(wěn)定的工況。二、參考拓?fù)鋬?yōu)化的概念云圖,再次對主梁進(jìn)行建模和靜態(tài)分析,通過對比優(yōu)化前后的靜態(tài)參數(shù),發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后提高了結(jié)構(gòu)靜強度,但靜剛度幾乎保持不變。三、通過對齒輪齒條之間的接觸分析,得到接觸應(yīng)力值和變形值,符合所用材料的要求。通過齒輪的疲勞分析分別得出了壽命、損傷、安全系數(shù)、雙軸指示、疲勞敏感曲線,發(fā)現(xiàn)其最小壽命為232260循環(huán)次數(shù);齒輪的最小安全系數(shù)為1.0474,滿足齒輪的設(shè)計要求。通過對龍門式機械手主梁的模態(tài)分析,得到了前6階模態(tài)參數(shù),分析了各振型產(chǎn)生的主要原因。結(jié)合諧響應(yīng)分析確定了第4階固有頻率對機械手主梁動剛度影響最大。工件在最不穩(wěn)定工況下離地起升時,沖擊載荷將對主梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響,因此,對其做進(jìn)一步的瞬態(tài)動力學(xué)分析,得到了主梁跨中節(jié)點的動位移響應(yīng)。(3)選取合適的設(shè)計變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù),對選取的設(shè)計變量進(jìn)行靈敏度分析,篩選出靈敏度絕對值較大的設(shè)計變量來進(jìn)行尺寸優(yōu)化。優(yōu)化后重新對主梁進(jìn)行有限元建模并進(jìn)行動態(tài)分析,對比優(yōu)化前后的具體參數(shù),得出了機械手在優(yōu)化后性能有了一定的提升。(4)運用多點激勵法采集信號數(shù)據(jù),并利用STAR6.0模態(tài)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理,得到了機械手的動態(tài)特性試驗數(shù)據(jù),并與ANSYS仿真結(jié)果進(jìn)行對比,驗證了運用ANSYS軟件進(jìn)行輔助設(shè)計的可行性。
【關(guān)鍵詞】：龍門式真空吸附機械手 靜態(tài)分析 拓?fù)鋬?yōu)化 動態(tài)分析 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 龍門式機械手的研究背景12-13
• 1.2 龍門式機械手的優(yōu)點13
• 1.3 龍門式機械手的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 優(yōu)化設(shè)計和ANSYS軟件介紹14-15
• 1.4.1 優(yōu)化設(shè)計14-15
• 1.4.2 有限元分析軟件ANSYS Workbench簡介15
• 1.5 論文研究目的和意義15-16
• 1.6 論文的研究內(nèi)容16-17
• 1.7 本章小結(jié)17-18
• 第二章 龍門式真空吸附機械手設(shè)計18-42
• 2.1 龍門式真空吸附機械手的實現(xiàn)方案選擇18-22
• 2.1.1 龍門式結(jié)構(gòu)的特點18
• 2.1.2 直線運動單元概述及選取18-20
• 2.1.3 龍門式機械手的總體動作流程20
• 2.1.4 龍門式機械手總體布置方案、比較及選取20-22
• 2.2 龍門式機械手真空吸盤吸附系統(tǒng)設(shè)計22-33
• 2.2.1 真空吸附系統(tǒng)重要參數(shù)計算22-28
• 2.2.2 真空吸盤矩陣布局設(shè)計28-33
• 2.3 龍門式機械手線性滑軌基本額定動載荷計算33-36
• 2.4 龍門式真空吸附機械手的主要技術(shù)參數(shù)36-37
• 2.5 龍門式真空吸附機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計37-40
• 2.5.1 龍門架結(jié)構(gòu)設(shè)計37
• 2.5.2 Y軸水平傳送機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計37-38
• 2.5.3 Z軸垂直升降機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計38-39
• 2.5.4 真空吸盤吸取機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計39-40
• 2.5.5 龍門式機械手的總體結(jié)構(gòu)40
• 2.6 本章小結(jié)40-42
• 第三章 龍門式真空吸附機械手主梁的拓?fù)鋬?yōu)化與靜態(tài)性能分析42-62
• 3.1 龍門式機械手主梁的有限元模型的建立42-46
• 3.1.1 模型的簡化42-43
• 3.1.2 幾何模型的建立43
• 3.1.3 設(shè)置材料特性43-44
• 3.1.4 定義組件接觸區(qū)域44
• 3.1.5 網(wǎng)格劃分44-45
• 3.1.6 龍門式機械手主梁的有限元模型45-46
• 3.2 龍門式機械手主梁的拓?fù)鋬?yōu)化和靜態(tài)性能分析46-51
• 3.2.1 靜態(tài)分析與拓?fù)鋬?yōu)化的理論46-47
• 3.2.2 龍門式機械手主梁在典型工況下的靜態(tài)計算結(jié)果與分析47-49
• 3.2.3 龍門式機械手主梁在最不穩(wěn)定工況下的拓?fù)鋬?yōu)化49
• 3.2.4 龍門式機械手主梁的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果分析與二次結(jié)構(gòu)設(shè)計49-50
• 3.2.5 龍門式機械手主梁拓?fù)鋬?yōu)化前后的靜態(tài)分析結(jié)果對比50-51
• 3.3 龍門式機械手齒輪齒條接觸分析51-55
• 3.3.1 接觸問題的基本理論51-52
• 3.3.2 接觸迭代法52-53
• 3.3.3 接觸單元53
• 3.3.4 接觸面與目標(biāo)面的確定53
• 3.3.5 齒輪齒條副的接觸結(jié)果分析53-55
• 3.4 龍門式機械手齒輪疲勞壽命分析55-60
• 3.4.1 疲勞分析理論56-59
• 3.4.2 齒輪疲勞壽命結(jié)果分析59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 第四章 龍門式真空吸附機械手主梁的動態(tài)分析62-78
• 4.1 龍門式機械手主梁的模態(tài)分析62-66
• 4.1.1 模態(tài)分析理論62-64
• 4.1.2 龍門式機械手主梁的模態(tài)分析64-65
• 4.1.3 龍門式機械手主梁的模態(tài)結(jié)果分析65-66
• 4.2 龍門式機械手主梁的諧響應(yīng)分析66-69
• 4.2.1 諧響應(yīng)分析理論66-68
• 4.2.2 龍門式機械手主梁的諧響應(yīng)分析68
• 4.2.3 龍門式機械手主梁的諧響應(yīng)結(jié)果分析68-69
• 4.3 龍門式機械手主梁的瞬態(tài)動力學(xué)分析69-75
• 4.3.1 瞬態(tài)動力學(xué)分析理論69-71
• 4.3.2 載荷力的添加71
• 4.3.3 阻尼的選取71-74
• 4.3.4 龍門式機械手主梁的瞬態(tài)動力學(xué)結(jié)果分析74-75
• 4.4 本章小結(jié)75-78
• 第五章 龍門式真空吸附機械手主梁的優(yōu)化設(shè)計78-94
• 5.1 優(yōu)化設(shè)計78-81
• 5.1.1 優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型78
• 5.1.2 動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容78-79
• 5.1.3 優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型79-80
• 5.1.4 ANSYS優(yōu)化設(shè)計80-81
• 5.2 靈敏度分析81-83
• 5.2.1 靈敏度分析的概述81-82
• 5.2.2 靈敏度計算的數(shù)學(xué)意義82-83
• 5.3 龍門式機械手主梁的優(yōu)化設(shè)計變量選取83-86
• 5.3.1 尺寸優(yōu)化的一般流程83-84
• 5.3.2 優(yōu)化變量的選取84-86
• 5.4 龍門式機械手中主梁的尺寸靈敏度計算86-88
• 5.5 龍門式機械手主梁的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果分析88-92
• 5.6 本章小結(jié)92-94
• 第六章 龍門式真空吸附機械手主梁的模態(tài)試驗94-102
• 6.1 龍門式機械手主梁模態(tài)實驗94-96
• 6.2 龍門式機械手主梁模態(tài)試驗方案的設(shè)計96-98
• 6.3 龍門式機械手主梁模態(tài)試驗的測試過程98-99
• 6.4 模態(tài)參數(shù)識別99-100
• 6.5 模態(tài)試驗結(jié)果分析100-101
• 6.6 本章小結(jié)101-102
• 第七章 結(jié)論與展望102-104
• 7.1 結(jié)論102-103
• 7.2 展望103-104
• 參考文獻(xiàn)104-108
• 致謝108

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王淼;李娟;;輪邊減速機駐車制動器初始壓力場的研究[J];裝備制造技術(shù);2015年09期

2 蔡履忠;趙p，

本文編號：1064747